PDF《车载低精度犐荦犁/犌犘犁 大方位失准角线性对准研究》

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7 ] 都将对准分为线性粗对准和线性精对准, 然而, 粗对准模型和精对准模型的状态变量不一致, 这导致在由粗对准向精对准切换时需要重新对状态 的协方差信息进行初始化.在粗对准阶段获得的各 状态的协方差将会信息丢失, 从而降低状态的收敛 速度, 虽然文献[

4 ] 提出了相应的解决方法, 但这给 模型切换带来了不便. 本文以 文献[ 8] 中的线性粗对准系统方程为基础, 完善了其推导过程, 建立了新的改进 精对准 系统方程, 在模型切换时不改变滤波器 结构, 有利 于工 程实践. 同时, 在精度低, 但应用广泛的单GPS与低精度的惯性测量 单元( I MU) 组 合导 航初 始对准中 进行车载实验, 结果证明了对准方案的有效性.

1 粗对准系统模型 1.

1 系统误差模型 1. 1.

1 姿态误差矩阵推导 φ 角法和ψ 角法是推导系统误差模型常用的两 种方法, 主要区别 是选 取的失 准角 和坐 标系不 同. 前者又称为扰动法, 这种方法是根据惯导误差对惯 导方程的影响, 在真实地理坐标系中推导出的系统 误差模型;

后者则是在计算地理坐标系中推导出的 系统误 差模型, 形式上比前者简单[ 9] . 国外学者Benson证明了 这两种模型在本质上 的等价性[

1 0] ;

G o s h e n和BarItzhack在此基础上又进一步证明了 两种模型的一致性, 并给出了推导惯导系统误差模 型的统一方法[

1 1] .定义计算地理坐标系为, 一个 过渡坐标系 ′ 使其与平台坐标系 的方位失准角 为φ, 但两个水平失准角为0, 则有 = 稹 ′ (1)由于阆岛 ′系均为当地水平坐标系, 它们之 间只相差方位失准角φ, 因此可得 稹=cosφsinφ

0 -s i nφ c o s φ

0 硌001(2)由于大 方位失准角对准中, 水平失准角是小量, 故稹=10-θ

0 1 λ θ -λ 硌1(3)式中: θ为俯仰角;

λ为滚转角. 将式(

3 ) 、 (

2 ) 代入式(

1 ) 可得 = 恪洹恪=cosφsinφ -γ -s i nφ c o s φ θ γ c o s φ+θ s i nφ γ s i nφ-θ c o s φ 硌1(4)1. 1.

2 速度误差方程推导 在计 算地理坐标系阆抵械墓叩妓俣确匠[

1 0 ] 为z+(ω+ω ) *- = (5)式中: 恪阄媸邓俣群椭亓铀俣仍诩扑阕晗 上的投影;

ω 濉 ω 惴直鹞厍蜃宰撬俾屎图扑阕 标系的角速率在计算坐标系中的投影;

阄媸当 力在计算坐标系上的投影.在导航系统中, 由于误 差的存在, 真实值和计算值有如下关系: ( ) = +δ () = +δ (6)式中: ( ) 楹( ) 分别为导航计算得到的速度和重 力加速度;

δ 阄 角法中的速度误差;

δ 愕氖 级为1 0*1

0 -6 , 近似为0, 不再列出.相对于真实速 度方程, 计算速度方程中的比力与真实比力之间的 差别由加速度计误差造成, 所以, 用( +δ ) 替代 阕詈侠, 计算速度矢量方程: ( z ) +(ω+ω ) * ( ) -() = +δ (7)式中: 鹞媸 比力在平 台 坐标 系中的投影;

δ 鹞攘ξ蟛钍噶, 即加速度计误差.用式(

7 ) 减去式 (

5 ) , 得到投影到计算地理系系上的惯导速度误差方 程可表示为 δ z =- ( -)-(ω+ω ) *δ + (8)式中用加速度计零偏代替δ 鹱魑铀俣燃 误差. 将 愦胧(

8 ) , 可得 d d 籀纽鲕硌=0(2ω+ω )-(2ω遘+ω 丬)0- 丬-(2ω+ω )0(2ω+ω )0- 丬(2ω遘+ω 丬)-(2ω+ω )0- 丬硌00*δ纽鲕咋圈sinφ c o s φ - 硌1+00硌+ 荦硌(9)式中 =[ γ( c o s φ-1 ) + θ s i nφ) +丬(γsinφ- θ ( c o s φ-1 ) ]为非线性项, 将模型线性化认为此项

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